Vật liệu mới với khả năng kết dính chắc chắn. Ảnh: Carlos Jones/ORNL
Nhóm nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) thuộc Bộ Năng lượng Mỹ chế tạo chất kết dính mới với các đặc tính đầy hứa hẹn, New Atlas hôm 25/2 đưa tin. Nghiên cứu xuất bản trên tạp chí Science Advances.
Trong nghiên cứu, các chuyên gia sử dụng polystyrene-b-poly (ethylene-co-butylene) -b-polystyrene, hay SEBS. Loại polymer này được dùng trong những vật dụng như bàn chải đánh răng, tay cầm, tã lót.
Nhóm nhà khoa học trang bị cho SEBS những khả năng mới bằng cách thực hiện các chỉnh sửa với cấu trúc hóa học. Họ làm được điều này nhờ quá trình liên kết chéo động lực học, cho phép tạo liên kết giữa các vật liệu thường không tương thích. Họ ghép các hạt nano silica và polymer với sự hỗ trợ của những hợp chất gọi là boronic ester, tạo ra vật liệu tổng hợp liên kết chéo mới mang tên SiNP. Boronic ester là chìa khóa cho khả năng tái sử dụng của chất kết dính mới vì chúng cho phép các liên kết chéo được hình thành và phá vỡ nhiều lần.
"Một phát hiện quan trọng là boronic ester trên SEBS có thể sắp xếp lại liên kết với các nhóm hydroxyl (gồm oxy và hydro) trên SiNP để thích ứng với những đặc tính theo yêu cầu. Chúng tôi cũng phát hiện sự hình thành những liên kết boronic ester có thể đảo ngược tương tự với nhiều loại bề mặt chứa các nhóm hydroxyl", Md Anisur Rahman, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
Các liên kết chéo dịch chuyển bên trong vật liệu mới, giúp nó dính chặt vào nhiều loại bề mặt, một cm2 có thể chịu được tới khoảng 136 kg. Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành những bài kiểm tra độ chắc chắn, trong đó, họ cố gắng dùng lực tách chất kết dính mới. Kết quả, khả năng của nó thậm chí vượt qua mọi chất kết dính có sẵn trên thị trường mà họ dùng để thử nghiệm. Theo nhóm chuyên gia, sự kết hợp giữa độ chắc chắn và độ dẻo khiến chất kết dính mới trở thành một trong những vật liệu dẻo dai nhất.
"Chất kết dính chắc chắn và dẻo dai rất khó chế tạo vì đòi hỏi sự kết hợp giữa các đặc tính cứng và mềm thường không tương thích với nhau. Điểm khó là cho thêm độ dẻo dai từ các vật liệu dẻo mà không phải hy sinh tính chắc chắn. Phương pháp của chúng tôi sử dụng những liên kết hóa học động để phát triển một chất kết dính mới với các đặc tính nổi bật, chưa từng có ở vật liệu hiện nay", nhà khoa học Tomonori Saito tại ORNL, đồng tác giả nghiên cứu, giải thích.
Chất kết dính mới có thể tái chế và duy trì hiệu quả ở mức nhiệt lên đến hơn 200 độ C, thích hợp để sử dụng cho những mục đích đòi hỏi nhiệt độ cao. Nhóm nghiên cứu cho rằng nó có thể hữu ích trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, ôtô, xây dựng, và đang nỗ lực để thương mại hóa cũng như cải tiến công nghệ. Ngoài ra, vật liệu mới cũng giúp tiết kiệm tài nguyên và giảm rác thải.
Thu Thảo (Theo New Atlas)